Quantum Internet een grote stap dichterbij dankzij Chinese Satellite Micius

In augustus 2016 schoten Chinese natuurkundigen 's werelds eerste baken van het komende kwantum-internet in een baan om de aarde. In plaats van live sporten naar je huis te sturen, werd deze satelliet - bijgenaamd Micius naar een oude Chinese filosoof - gebouwd om informatie te verzenden en te ontvangen die is gecodeerd in fotonen of lichte deeltjes.

Hoewel het slechts een paar jaar operationeel is, heeft Micius al stappen gezet om te bewijzen hoe het kan worden gebruikt om kwantuminformatie veilig over de wereld te stralen met weinig of geen vervorming, zoals het team van onderzoekers erachter meldt vrijdag in Physical Review Letters. Het verzenden van gegevens in dit formulier zou beveiligingsrisico's minimaliseren bij het verzenden van zeer vertrouwelijke informatie via internet en zou een heel nieuw tijdperk van kwantumcommunicatie in gang zetten.

Een groep wetenschappers van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft Micius ontworpen en ontwikkeld. Nadat ze het in de ruimte hadden geplaatst, begonnen ze aan het grootste probleem van de quantumcommunicatie te werken. Eerder werd gedacht dat informatie gecodeerd als fotonen slechts enkele honderden kilometers zou kunnen afleggen. Dat komt omdat de optische vezels die worden gebruikt om ze op de grond te transporteren na ongeveer die afstand vervorming en verlies van informatie zouden veroorzaken, wat een groot struikelblok zou zijn voor een echt wereldwijd kwantum-internet.

Met Micius operationeel, heeft het team vijf grondstations in China opgezet met de mogelijkheid om te communiceren met de satelliet vanaf de aarde. Ze konden met succes fotonen doorsturen naar Micius vanuit stations in Garz, Duitsland, Oostenrijk en Xinglong, China.

Omdat de fotonen door grotendeels lege ruimtes reisden, kwamen ze volledig ongedeerd aan en hadden ze een boodschap afgeleverd met behulp van kwantumcommunicatie over een afstand die nooit voor mogelijk werd gehouden. Dit bewees dat het mogelijk is om deze vorm van communicatie te gebruiken om gegevens over de hele wereld te verplaatsen.

Coderingsinformatie in lichte quanta - of individuele fotonen - is ook veel veiliger dan conventionele vormen van cryptografie. Dat komt omdat het Quantum Key Distribution (QKD) gebruikt, waarmee twee gebruikers berichten kunnen versleutelen en ontsleutelen met een willekeurig gegenereerde geheime sleutel die alleen aan hen bekend is. Bovendien maakt het feit dat het eenvoudigweg in een kwantumtoestand wordt verzonden, het extreem moeilijk voor een gewone hacker om af te luisteren.

Alleen omdat dit team in staat was om dit voor elkaar te krijgen, betekent dat nog niet dat kwantumcommunicatie op zijn pad is om conventionele vormen van communicatie te vervangen, althans nog niet. De infrastructuur die we rond internet hebben gebouwd, werkt heel goed bij het verkrijgen van informatie waar die moet zijn, dus het zou niet de moeite waard zijn om alles te vervangen om naar kwantum te gaan.

Kwantumcommunicatie zou veel effectiever kunnen worden gebruikt door een kleinere groep mensen die de grootst mogelijke beveiliging nodig hebben wanneer ze berichten via internet verzenden.

Voorlopig hebben alleen de wetenschappers die bij dit onderzoek betrokken zijn toegang tot dit soort communicatie. Maar deze nieuwste proof-of-concept over lange afstanden suggereert dat we sectoren kunnen zien die zich bezighouden met beveiligingsgevoelige informatie die veel serieuzer begint te kijken naar wat het kwantum-internet te bieden heeft.